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Fester Halt für dünne Teile

Jay McKenna, Produktmanager für Spezialprodukte bei PennEngineering

 Selbsthemmende Befestigungselemente bieten zuverlässige Lösungen für die Montage von dünnen Metallelementen, da sie dauerhafte und wiederverwendbare, tragende Gewinde enthalten. Einmal installiert, können sie sich nicht mehr lösen und auch nicht mehr herausfallen.



Slbsthemmende Befestigungselemente spezifiziert man meist für Anwendungen, die gute Auszieh- und Drehlasten bei Blechen benötigen, die zu dünn für eine sichere Befestigung mit anderen Methoden sind. Ein weiterer Grund für den Einsatz solcher Komponenten kann die Notwendigkeit eines schnellen Bauteil-Austausches sein, oder wenn lose Muttern und Bauteile unzugänglich wären.

Die Standardtypen im Kurzüberblick

Im Lauf der Jahre wurden Dutzende von Typen und Tausende von Variationen selbsthemmender Befestigungselemente entwickelt. Beispiele dafür sind frei bewegliche, selbst hemmende, schwimmende und Sackloch-Befestigungselemente, die vereinheitlichte Normen sowie ISO- und MIL-Standards erfüllen. Selbsthemmende Montageelemente bestehen typisch aus Stahl, rostfreiem Stahl oder Aluminium. Unabhängig von ihrem Aufbau installiert man selbsthemmende Befestigungselemente dauerhaft in dünnen, formbaren Metallblechen, indem man sie in ein entsprechend dimensioniertes, gebohrtes oder gestanztes Loch in Position presst, und dabei mit ausreichender Kraft drückt. Dieser Prozess führt dazu, dass das Material des verdrängten Blechs in einem Kaltfließ-Vorgang in eine speziell dimensionierte ringförmige Auskehlung des Schachtes oder Anschlagstifts im Befestigungselement fließt und damit das Befestigungselement permanent an seinem Platz fixiert. Ein geriffelter Pressring, eine Rändelung, Riffeln oder ein Sechskant-Kopf hindern das Befestigungselement daran, sich bei Einwirken eines Festzieh-Drehmoments auf das befestigte Element im Metall zu drehen. Die Montage erfolgt während der Fertigung oder der abschließenden Montage des Endprodukts.

Die Standard-Produktfamilien umfassen Muttern, Bolzen, Distanzelemente und Abstandsbolzen, Handhabungs-Komponenten, Flächen-Verbindungselemente, Kabelbinder-Befestigungen und -Haken.

Bei den Muttern besitzen die Standardtypen tragende Gewindegang-Stärken, die größer sind als die von Schrauben aus Fließstahl. Dabei gibt es Varianten in Bezug auf die Mutter-Größe, Gewinde-Selbsthemmungseigenschaften sowie speziellen Legierungsmaterialien für die Fertigung. Eine passende Schraube komplettiert die
Anordnung.

Bolzen und Stiften mit Gewinde an der Außenseite setzt man in der Regel für Anwendungen ein, bei denen ein Bauteil vor der endgültigen Befestigung positioniert werden muss. Senkkopf-Bolzen sind die gängigste Bauform. Es gibt aber auch Variationen für hohes Drehmoment, dünne Bleche oder elektrische Anwendungen. Bolzen ohne Gewinde lassen sich zusätzlich auch als permanent montierte Führungsstifte oder Gelenke nutzen.

Distanzscheiben und Abstandsbolzen dienen hauptsächlich zum Stapeln von Komponenten oder um sie in einem gewissen Abstand voneinander zu halten. Die gängigsten Typen sind Versionen mit durchgehendem beziehungsweise mit Sackgewinde. Sie alle werden bündig mit dem Kopf im Tragblech installiert. Bei Versionen mit Sackgewinde sind die Außenflächen der Montageeinheit glatt und geschlossen. Zu den Bauteilvarianten gehören auch Abstandsbolzen mit Senkköpfen sowie weitere, bei denen gedruckte Leiterplatten in Position einrasten, was eine einfachere Leiterplattenmontage und -Entnahme ermöglicht.

Handhabungs-Komponenten

Zu den selbsthemmenden Platten-Befestigungselementen gehören auch unverlierbare Schrauben, mit denen sich der Anzahl der losen Bauteile auf ein Minimum senken lässt. Mit solchen Bauteilen lässt sich das Risiko ausschließen, dass sich Montageteile lockern, herausfallen und interne Bauteile beschädigen können. Mit Montageteilen zur flächigen Befestigung von Platten lassen sich zwei Blech-Bauteile flächig miteinander verbinden, ohne dass auf irgendeiner Seite etwas übersteht. Dank ihrer Drehmöglichkeit kann ein einziges Befestigungselement als stabiler Anlenkpunkt dienen. Kabelbinder-Montageelemente und -Haken bieten bieten permanente Fixierungspunkte für die Schrauben- und kleberlose Montage von Leitungen und Kabeln an elektronische Chassis oder Gehäuse.

Was der Konstrukteur wissen sollte

Prinzipiell muss das Befestigungselement immer härter sein als das Blech, in dem es installiert wird. Der Grund dafür: Das weichere, verdrängte Material des Blechs muss in der Lage sein, in einem Kaltfließ-Vorgang in die Aussparungen des Befestigungselementes zu fließen und damit das Befestigungselement sicher in seiner Position zu fixieren.

Außerdem muss die Platine eine gewisse Mindest-Materialdicke für das entsprechende Befestigungs-Bauteil aufweisen. Obwohl sich manche selbsthemmende Befestigungselemente in Blechen bis hinab zu einer Dicke von 0,2"/0,51mm installieren lassen, beträgt die minimale Blechdicke im Allgemeinen 0,3"/0,76mm.

Zur Ermittlung der kleinsten Entfernung zwischen zwei oder mehr selbsthemmenden Befestigungselementen verwendet man die Formel: Abstand Lochmitte zu Kante +
halber Durchmesser des zweiten Montagelochs. Bei der Installation in rostfreiem Stahl sollte der Benutzer berücksichtigen, dass während des Prozesses rund um das Montageloch eine Kalthärtung auftreten kann. Es ist darauf zu achten, dass das verdrängte Platinenmaterial wie beabsichtigt fließen kann. Am besten lässt sich eine korrekte Installation durch den Einsatz eines speziellen Ambosses mit erhabenem Ring erreichen, der als zweites Verdrängungselement für das Material des rostfreien Blechs wirkt und gewährleistet, dass die ringförmige Unterschneidung des Befestigungselementes gefüllt wird.

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